基于矩量法的接地网接地电阻计算
接地电阻计算方法
接地电阻计算方法：
首先要用仪器测试土壤电阻率是多少，然后要知道水平接地体的电阻，采用垂直接地体的电阻是多少，最后才能计算。
比如：普通压制非金属接地模块，成本低但不容易降低电阻，铜包钢、热镀锌材料寿命短。
腾辉烧制接地模块是理想的垂直接地体，寿命长、无污染、不容易碎并且运输方便。
烧制模块相当于一个金属导体。
国内烧制模块推荐品牌：万佳防雷、扬博防雷、腾辉智能防雷、捷力通防雷等
根据地网土层的土壤电阻率，采用下式计算接地模块用量：水平埋置，单个模块接地电阻：
Rj =0.068×[ρ÷（a×b）-2]
并联后总接地电阻：Rnj = Rj /nη
式中：ρ―土壤电阻率（Ω/m）
a、b―接地模块的长、宽（m）；
Rj―单个模块接地电阻（Ω）；
Rnj―总接地电阻（Ω）；
n―接地模块个数；
η―模块调整系数，一般取0.6―0.9。
接地电阻：50欧姆、30欧姆、20欧姆、10欧姆、4欧姆、1欧姆、0.5欧姆、0.2欧姆、0.1欧姆。
编辑：
河南扬博防雷科技有限公司宋利源
山西捷力通防雷科技有限公司杨利涛徐启贵。
接地电阻的计算
接地电阻的计算一.变电站接地网接地电阻的计算1.水平接地极为主边缘闭合的复合接地网的接地电阻可利用下式计算：R n=α1R eα1=[3ln(L0/√S￣￣）-0.2]√S￣￣/ L0R e=0.213ρ/√S￣￣*（1+B）+ρ/2πL*[ ln(S/9hd)-5B]B=1/(1+4.6h/√S￣￣）----任意形状边缘闭合接地网的接地电阻,Ω;式中: RnR e----等值方形接地网的接地电阻,Ω;S-----接地网的总面积,m2;ρ----土壤电阻率,Ω·m;d-----水平接地极的直径或等效直径,m2;h-----水平接地极的埋设深度,m;L0----接地网的外边缘线总长度, m;L----水平接地极的总长度, m。
由于新建变电站中:ρ=1000～2000Ω·m, S=2943m2, h=0.8m, d=b/2=0.02m, L0=292m, L=1124m 故可计算出: B=0.936R e=0.00760ρ+0.000743ρ=0.008343ρα1=0.90096R n=0.0075167ρ=7.5167～15.0334Ω≤0.5Ω的要求。
不能满足接地电阻Rn2.采用接地沟置换土壤的办法后,土壤的电阻率ρ=100Ω·m,R n=0.75167Ω可见仍不能满足接地电阻R≤0.5Ω的要求。
要使站区电阻不大于0.5Ω,就要求:0.0075167ρ≤0.5Ω,即要求置换的土壤电阻率不大于66.5Ω.m 。
3.现采取将新建变电站的接地网与原站址接地网相连接的办法，来增大接地网的总面积S。
与原站址接地网连接后: S=8478m2, L0=451m, L=1358m可求得: B=0.96157R e=0.00526ρα1=0.932故: R n=0.00490232ρ按置换土壤后,土壤的电阻率ρ=100Ω·m计算: R n=0.490232Ω满足接地电阻Rn≤0.5Ω的要求。
基础接地体的接地电阻计算
不同情况下电阻率的变化范围 （Ω ·m）
较干时（少 雨区、沙漠
区）
地下水含 盐碱时
10～100 50～300
3～10 3～30
50～300 80～1000
250 1000以上
10～30 10～30
30 30～100
1000～2500
φ3
1.5 1.4 1.2 1.1 1.2 1.2 1.2
1 1.2
φ 1测量前数天下过较长时间的雨时用之 φ 2测量时土壤具有中等含水量时用之
深度(m)
φ1
φ2
0.5～0.8
3
2
0.8～3
2
1.5
0～2
2.4
1.36
0～2
1.8
1.2
0～3
—
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.32
0～2
2.4
1.56
0～2
1.5
1.3
0～2
1.4
1.1
0～2
2.5
1.51
φ 3测量时土壤干燥或测量前降雨量不大时用之
防雷接地装置的季节系数
埋深（米）
水平接地体 2-3米垂直接
φ
地体φ
0.5
1.4～1.8 1.2～1.4
0.8-1.0
1.25～1.45 1.15～1.3
2.5-3.0
1.0～1.1 1.0～1.1
水平敷设的圆柱形钢筋混凝土接地体的接地电阻
名称
单位 数值
接地电阻R
土壤电阻率ρ 混凝土电阻率ρ 1 圆柱形混凝土直径d
M2
数值 2.8 70
100
0.016 500
3.912023
-200
接地电阻的计算与测接地电阻的计算与测量
路灯设施的接地保护事关国家财产和人民生命安全的大事.为做好接地保护并有效地设置接地电阻，必须正确计算和测量接地电阻.理论上，接地电阻越小，接触电压和跨步电压就越低，对人身越安全.但要求接地电阻越小，则人工接地装置的投资也就越大，而且在土壤电阻率较高的地区不易做到.在实践中，可利用埋设在地下的各种金属管道(易燃体管道除外)和电缆金属外皮以及建筑物的地下金属结构等作为自然接地体.由于人工接地装置与自然接地体是并联关系，从而可减小人工接地装置的接地电阻，减少工程投资.一、接地电阻值的规定在1000V以下中性点直接接地系统中，接地电阻Rd应小于或等于4Ω，重复接地电阻应小于或等于10Ω.而电压1000V以下的中性点不接地系统中，一般规定接地电阻R为4Ω.因此，根据实际安装经验，在路灯照明系统中接地电阻Rd应小于或等于4Ω.二、人工接地装置接地电阻的计算人工接地装置常用的有垂直埋设的接地体、水平埋设的接地体以及复合接地体等.此外，接地电阻大小还与接地体形状有关，在路灯施工应用中，通常使用垂直、水平接地体，这里只简要介绍上述两种接地电阻的计算.1、垂直埋设接地体的散流电阻垂直埋设的接地体多用直径为50mm，长度2-2．5m的铁管或圆钢，其每根接地电阻可按下式求得:Rgo ＝[ρLn(4L/d)]/2πL式中:ρ―土壤电阻率(Ω/cm)L―接地体长度(cm)d―接地铁管或圆钢的直径(cm)为防止气候对接地电阻值的影响，一般将铁管顶端埋设在地下0．5-0．8m深处.若垂直接地体采用角钢或扁钢(见图1)，其等效直径为:等边角钢d＝0．84b扁钢d＝0．5b为达到所要求的接地电阻值，往往需埋设多根垂直接体，排列成行或成环形，而且相邻接地体之间距离一般取接地体长度的1-3倍，以便平坦分布接地体的电位和有利施工.这样，电流流入每根接地体时，由于相邻接地体之间的磁场作用而阻止电流扩散，即等效增加了每根接地体的电阻值，因而接地体的合成电阻值并不等于各个单根接地体流散电阻的并联值，而相差一个利用系数，于是接地体合成电阻为Rg＝Rgo/(ηL*n)式中，Rgo―单根垂直接地体的接地电阻(Ω);ηL―接地体的利用系数;n―垂直接地体的并联根数.接地体的利用系数与相邻接地体之间的距离a和接地体的长度L的比值有关，a/L值越小，利用系数就越小，则散流电阻就越大.在实际施工中，接地体数量不超过10根，取a/L＝3，那么接地体排列成行时，ηL在0．9-0．95之间;接地体排列成环形时，ηL约为0．8.2、水平埋设接地体的散流电阻一般水平埋设接地体采用扁钢、角钢或圆钢等制成，其人工接地电阻按下式求得:Rsp＝(ρ/2πL)*[Ln(L2/dh)+A]??式中，L―水平接地体总长度(cm);h―接地体埋没深度(cm);A―水平接地体结构型式的修正系数三、接地电阻的测定接地电阻的测定有多种方法，如利用接地电阻测量仪、电流-电压表法等，其基本方法是测出被接地体至“地”电位之间的电压和流过被测接地体的电流，而后算出电阻值.图2为电流-电压表法的原理图.其中A、B为长约1m、直径为50mm的临时检测用的辅助钢管，打入地中位置必须距被测接地装置在20m以上，A、B间距也应保持在20m以上.一般采用一根钢管作为辅助极即可达到准确测量的目的.将电压表和电流表的读数分别记下，并列出下式RdA＝Rd+Rn＝U1/I1RdB＝Rd+RB＝U2/I2RAB＝RA+RB＝U3/I3因为RdA+RdB-RAB＝2Rd所以Rd＝(RdA+RdB-RAB)/2Ω用该方法测电阻不受测量范围的限制，但需要有独立的交流电源，在没有电源的地方，可利用电阻测量仪进行实测.值得一提的是，在测量接地电阻时，应考虑季节性的影响，即在最不利的条件下所测得的结果更符合检测要求.。
接地电阻的计算与影响接地电阻的因素
接地电阻的计算与影响接地电阻的因素接地电阻的大小影响着用电设备操作人员的安全以及设备的正常运行。
本文通过接地电阻计算公式分析影响接地电阻的几个主要因素，并结合工程实际讨论降低接地电阻的若干措施，并比较这些措施对接地电阻阻值的影响。
标签：接地电阻;影响;电阻率1、前言接地是维护电力系统安全可靠运行，保障设备和运行人员安全的重要措施之一。
接地电阻值是确认接地装置的有效性以及判断接地系统是否符合设计要求的重要参数。
在项目设计前期，就要对接地系统的接地电阻阻值进行计算，以判断照此方案设计接地装置能否满足规范及业主要求。
本文以化工厂的接地系统为背景，介绍了几种国内外常用的接地电阻计算方法，并以伊朗甲醇项目为实例进行计算和比较，分析影响接地电阻的因素，并提出了一些自己的看法。
2、接地电阻的计算2.1、国内计算方法GB 50065-2011 《交流电气装置的接地设计规范》附录A中给出了人工接地极工频接地电阻的计算公式。
对于以水平接地极为主边缘闭合的复合接地网的接地电阻可利用下式计算：2.2、IEEE计算方法IEEE Std 80-2000 IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding 第14章中给出了两种接地电阻的算法：Sverak算法和Schwarz公式。
2.2.1、Sverak算法：3、案例分析下面就以MEKPCO伊朗甲醇项目为例，按照不同设计方案，采用上述几种算法对接地电阻进行计算。
图3.1给出了该项目全场接地网总图：厂区位置土壤电阻率。
厂区接地网为沿着厂区围墙和栅栏敷设的边缘闭合接地网，长280m，宽230m，，水平接地体总长度，埋设深度，接地极采用铜包钢，共打120根。
下面分别以水平接地体选择95㎡裸铜线（直径）和95㎡PVC黄绿线两种方案计算全厂接地电阻。
3.1、方案一：水平接地体采用95㎡裸铜线采用裸导体作为水平接地体是国内外普遍做法，因为裸导体直接与土壤接触可以起到散流的作用，此时接地网为既有水平接地体又有垂直接地体的边缘闭合型复合接地网。
接地电阻计算(具体算法).
1 计算说明1.1 计算目的（1）导体和电器的热稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算；若中性点直接接地分流中的单相、两相接地短路电流较三相短路严重时，则应按最严重情况计算。
（2）通过接地装置接地电阻的计算以确定变电站的接地装置布置方式。
1.2 计算依据（1）电力工程设计手册（电气一次部分）第十六章“接地装置”;（2）交流电气装置的接地（DL/T 621-1997）”。
2 接地装置电阻的计算2.1 等值土壤电阻率的选取根据本站的土壤电阻率测定报告（附件），5m深度的土壤电阻率计算值如下：82979737374747987941029876543211=++++++++=+++++++=IIIIIIIIlρ12981811601381191151101051029111111112=+++++++=+++++++=PONMLKJIlρ10493037458111813315016418199876543213=++++++++=++++++++=PPPPPPPPPlρ44930303536344763799999999994=+++++++=+++++++=P O N M L K J I l ρ 7768.328257.169.054.088.0282446910472129698272697269724433221154321==+++=++++++=+++++++=∑l l l l ll l l l l l l l ρρρρρ 根据岩土报告以及测量时的天气情况，本站考虑土壤季节系数为2，即本站计算采用5m 层等值土壤电阻率为ρ f =77×2.4=185。
2.2 入地短路电流1）最大接地短路电流为110kV 母线接地短路电流为： I max = 6.88（kA ）（A ）式：I=（I max -I n ）（1－k e1） =（5.77－0）（１－0.5）=3.44（kA ） ke1=0.5 （B ）式：I = I n （1－k e2） = 0（１－0.1）=0（kA ） ke2=0.1 取上述两式中最大值为入地短路电流 I 入地 = 3.44（kA ） 2.3 接地电阻R ≤2000 / I 入地 R ≤2000 / 3440 R ≤0.581（Ω•m ） ρ f = 185Ω•mT =200ms(断路器失灵保护时间)= 0.2s）（V tU f t 227545.0 10242.0500017.017417.0174==⨯+=+=ρ（说明：本站做“沥青+混凝土”操作绝缘地面，接触电位差按ρf = 5000Ω•m ））（V t U f s 67545.0 52.422.0 1857.0174 7.0174==⨯+=+=ρ 2.4接地极材料的选取及校验 2.4.1 热稳定校验 接地线的最小截面：)(9.3966.07034402m m t c I S egg ≥≥≥根据规程，未考虑腐蚀时，接地装置接地极的截面不宜小于连接至接地装置的接地线截面的75%。
用矩量法计算左右分层土壤中地网的接地电阻
在电阻率很低的河水中 ， 或者变电站附近存在池塘或湖泊 ， 河水的电阻率与周 围的土壤电阻率存在很大的差
别． 又如 ， 建立在山脚下的发、 变电所 ， 它一边靠山， 土壤电阻率大， 另一边靠平地 ， 土壤 电阻率小． 在海边 、 湖边和地质断裂带等处布置的地网与此类似． 这样的土壤结构可看为左右分层（ 或叫垂直分层 ） 的土壤结构 进行考虑比较接近实际． 因此 ， 研究这种土壤模型的接地计算方法是十分必要 的， 本文提出用矩量法对这种 分层土壤中接地电阻进行计算的方法．
用矩 量 法 计 算 左 右 分 层 土壤 中地 网的接 地 电 阻
胡登 宇 ， 李 靖， 陈 春
（ 长沙理工大学电气与信息工程学院 ， 中国 长沙 ４ ０７ ） １０ ７ 摘 要 用矩 量法 ， 对埋在左右分层 土壤 中， 含水平及竖直钢筋 的复合接地 网的接地 电阻进行 了研 究 ， 出数 得
１ 计算原理
设地中有一复合钢筋网 ， 其水平 网距地面为 ｚ ， ０钢筋半径为 ｒ竖直钢筋长为 Ｚ顶部与地面相齐 ， ， ， 水平与
收稿 日期 ：０ １）－２ ２ １４８２
．
基金项 目： 湖南省 自 然科 学基 金资助项 目（１Ｊ３２ ）湖南省教育厅基金资助项 目（５ ２１ ０Ｊ ０４ ， Ｙ ０ Ｃ４ ） ￥通讯作者 。 ・ ａ ：ｈ７ ８ ６ ．ｏ Ｅ ｍ ｉ ｐ ｕ ２ ＠１ ３ ｔｍ ｌ
中图分类号 Ｔ ６ Ｍ８２ 文献标识码 Ａ 文章编号 １０ －５７（０ １ ０ －０２０ ００２ ３ ２ １ ）５０ ２ －４
Ｃａ ｃ ｌｔ ｄ Ｕｓｎ ｈ ｔ ｏ ｆＭｏ ｌｕａ ｅ ｉｇ ｔ ｅ Ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｍｅ ｔ ｎ ｔ ｅ Ｖｅ ｔ ａ ｎ ｓ ｉ ｈ ｒ ｃ ｌ ｉ ２ Ｌ ｙ ｒＳｏ ｌ ｏ ｎ ｓｓ ａ ｃ ｆＧｒ ｕ ｄ ｎ ｉ － ａ ｅ ｉＧｒ ｕ ｄ Ｒｅ ｉ ｎ ｅ ｏ ｏ ｎ ｉｇ Ｇｒ ｔ ｄ
接地电阻计算方法
1000~2500
最小尺寸 直径10mm 厚度4mm 壁厚3.5mm
截面 48mm2 厚度4mm
接
圆钢
室内 室外
直径6mm 直径8mm
地 线
扁钢
室内 截面48mm2 厚度3mm
室外 截面48mm2 厚度4mm
垂直接地体根 数确定：
n≥RE1/η
RE 垂直接地体的 利用系数η值 （环形敷设）
根数
垂直接地体的
1
间距与其长度
2
比
3
10 0.52~0.58 0.66~0.71 0.74~0.78
20 0.44~0.50 0.61~0.66 0.68~0.73
30 0.41~0.47 0.58~0.63 0.66~0.71
满足热稳定的 最小截面：
Smin=4.52I
(1) k
多石土壤
砂、砂砾
Ω.m 50 60
100 200
300 400 100
类别
接 地 体
接地体及 接地线的 最小尺寸 规格
材料及使用场所 圆钢 角钢 钢管
扁钢
较湿时 30~100 30~100
30~300 100~200
100~100
250~1000
较干时 50~300 50~300
80~1000 250
接地电 阻计算
方法
单根垂直接地 体（棒形）：
RE1≈σ/l 单根水平接地 体：
RE1≈2σ /l 多根放射形水 平接地带(n≤ 12,每根长 l ≈60m):
环形接地带:
RE≈0.062 σ/n+1.2
σ值(参考):
RE≈0.6σ /√A
土壤类别
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２ ｕｉ ｌｃ ｉａ Ｔｃ ｎｌ ｙＣ ｌ ｇ ， ｕｎｈｕ３ ２０ Ｃ ｉａ ．Ｆ ｊ ｎＥｅｔｃ ｅｈ ｏ ｇ ｏｅｅ Ｑ ａｚｏ ６０ ０， ｈｎ ） ａ ｒｌ ｏ ｌ
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第 ２ 卷第 ２ ３ 期
２０ ０ ８年 ６月
电 力 科 学 与 技 术 学 报
Ｊ ＵＲ Ｌ Ｆ Ｅ ＥＣ Ｉ ＯＷ Ｅ Ｃ Ｅ Ｅ Ａ ＥＣ Ｏ ＮＡ Ｏ Ｌ ＴＲ Ｃ Ｐ Ｒ Ｓ Ｉ ＮＣ ＮＤ Ｔ ＨＮＯＬ ＯＧＹ
Ｖｏ ． ３ Ｎｏ ２ １２ ．
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｇ ｌｒ ｉ ’ ｍｏ ｎ ｔ ｏ ｓ ｕ ｅ ｏ ｃ ｌ ｕａ ｅ ａ ｃ ｒ ｔｌ ｒ ｕ ｄｎ ａ ａ ｔｒ ｏ ｒ ｕ ｄｎ ｓｒ ｃ ： ａ ｅ ｋ ｎＳ ｍｅ ｔｍｅｈ ｄ ｉ ｓ ｄ ｔ ａｃ ｌｔ ｃ ｕ ａ ｅｙ ｇ ｏ ｎ ｉ ｇ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｆ ｇ ｏ ｎ ｉｇ
Ｊ ｎ２ ０ ｕ ．０ ８
基 于矩 量 法 的接 地 网接 地 电 阻计 算
杨 易雯 彭敏放 ， ， 王嘉家 黄红荔 ，
（． １ 湖南大学 电气与信息工程学 院， 湖南 长沙 ４ ０ ８ ； ． １０２ ２ 福建电力职业技术 学院 ， 福建 泉于任意结构接地网接地参数精确计算的方法， 但是在应用矩量法计算接地网接地电阻
ｔ ｅ Ｇａ ｅ ｋ ｎ’ ｏ ｅ ｔｍｅ ｈ ｄ ｈ ｌ ｒ ｉ Ｓｍ ｍ ｎ ｔ ｏ
Ｙ Ｎ ｉ ｉ Ｐ Ｎ ｎｆ ｇ ， Ａ Ｇ Ｙ — ｎ ， Ｅ Ｇ Ｍｉ— ｎ ＷＡ ＧＪａ ｉ ＨＵ Ｎ ｏ ｇｌ ｍ ａ Ｎ ｉ ｊ ， Ａ Ｇ Ｈ ｎ — －ａ ｉ
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： ｏ ｎ ｉ ｇ ｒ ｓｓａ ｅ；ｍｏ ｎｔＭｅ ｏ ｒ ｇ ｕ ｄ ｎ ｅ ｉｔｎｃ ｍｅ ｔ ｄ；Ｇｒ ｅ ｎ ｔ ｎ；ｇ ｏ ｎ ｉ ｇ ｇｉ ｈ ｅ ｎ Ｆｕ ｃｉ ｏ ｒ ｕ ｄ ｎ ｒｄ
收 稿 日期 ：０ ８０ －８ ２ ０ －５２
基金项目： 国家 自然科学基金 （０７０４ ； ６６３８ ） 湖南省 自然科学基金（ ６ ３７ ） 湖南 省科技计划 （５ Ｊ ０ ） 湖南省电力科研基金 ０Ｊ ０５ ； Ｊ ０ Ｆ３ ８ ； ０
．
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及其他参数时 ， 特别是在计算非均匀 土壤 接地参 数 时 ， 由于需要 使用格林 公 式进 行互 阻计算 ， 往计算 量 十分 巨 往
大 ， 于使 用计算机进行软件实现 ． 不便 基于此提出一种新 的优化算 法 ， 将矩 量法与 ＭＡ Ｌ Ｂ算 法结合 ， ＴＡ 从而节 省了
计算 时间， 提高 了计算精度 ， 用于多层 土壤和不规则接地 网参 数的数值计算 ． 并 适
关
键
词： 接地电阻； 矩量法； 格林公式； 接地网
中 图分 类号 ： ８２ ６
文献标 识码 ： Ａ
文 章编 号 ：６３９４ （０ ８０ ４ ５－ １７—１０２０ ）２） ６ ４ ０ ０
Ａｎ ａ ｇ ｒ ｔ ｍ ｏ ｒ ｕ ｉ ｇ ｒ ｓｓ ａ ｅ ｂａ ｅ ｎ ｌ ｏ ｉｈ ｆ ｒ ｇ ｏ ｎｄ ｎ ｅ ｉｔ ｎｃ ｓ ｄ ｏ